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文檔簡介
1、七彩教育網 教學資源分享平臺,無需注冊、無需登錄即可下載專題升級訓練七電磁感應的基本知識及綜合應用(時間:60分鐘滿分:100分)一、單選題(本題共4小題,每小題6分,共24分)1(2011·北京,19)某同學為了驗證斷電自感現象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E,用導線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開關S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現象。雖經多次重復,仍未見老師演示時出現的小燈泡閃亮現象,他冥思苦想找不出原因。你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()A電源的內阻較大B小燈泡電阻偏大C線圈電阻偏大 D線圈的自感系數較大2如圖
2、所示為兩個有界勻強磁場,磁感應強度大小均為B,方向分別垂直紙面向里、向外,磁場寬度均為L,距磁場區(qū)域的左側L處,有一邊長為L的正方形導線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直,現用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計時起點,規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正,磁感線垂直紙面向里時磁通量的方向為正,外力F向右為正。則關于線框中的磁通量、感應電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化的圖象正確的是()3一個剛性矩形銅制線圈從高處自由下落,進入一水平的勻強磁場區(qū)域(磁場高度大于線圈高度),然后穿出磁場區(qū)域繼續(xù)下落,如圖所示,則()A若線圈進入磁場過程是勻速運動,則離開磁場過程一定是勻速
3、運動B若線圈進入磁場過程是加速運動,則離開磁場過程一定是加速運動C若線圈進入磁場過程是減速運動,則離開磁場過程一定是減速運動D若線圈進入磁場過程是減速運動,則離開磁場過程一定是加速運動4物理實驗中,常用一種叫做“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電荷量,如圖所示,探測線圈與沖擊電流計串聯后可用來測定磁場的磁感應強度。已知線圈匝數為n,面積為S,線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R。若將線圈放在被測勻強磁場中,開始線圈平面與磁場垂直,現把探測線圈翻轉180°,沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q,由上述數據可測出被測磁場的磁感應強度為()A B C D二、雙選題(本題共5小題,每小題8分,共
4、40分。在每小題給出的四個選項中只有兩個選項符合題目要求,選對但不全的得4分,有選錯或不答的得0分)5如圖所示,固定在絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻,但表面粗糙,導軌左端連接一個電阻R,質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上,并與導軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直,用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中()A恒力F做的功等于電路產生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能C克服安培力做的功等于電路中產生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能和棒獲得的動能之和6如圖所示,光滑的“”形金屬導體框豎直放置,質量為m的金屬棒MN與框架接觸
5、良好,磁感應強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反,但均垂直于框架平面,分別處在abcd和cdef區(qū)域。現從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN,金屬棒進入磁場區(qū)域abcd后恰好做勻速運動。下列說法正確的有()A若B2B1,則金屬棒進入cdef區(qū)域后將加速下滑B若B2B1,則金屬棒進入cdef區(qū)域后仍將保持勻速下滑C若B2B1,則金屬棒進入cdef區(qū)域后可能先加速后勻速下滑D若B2B1,則金屬棒進入cdef區(qū)域后可能先加速后勻速下滑7如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,在金屬線框的下端有一磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域,MN和MN是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,
6、磁場方向與線框平面垂直。現金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域的vt圖象。已知金屬線框的質量為m,電阻為R,當地的重力加速度為g,圖象中坐標軸上所標出的字母v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4均為已知量。(下落過程中bc邊始終水平)根據題中所給條件,以下說法正確的是()A可以求出金屬框的邊長B線框穿出磁場時間(t4t3)等于進入磁場時間(t2t1)C線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向相同D線框穿出磁場與進入磁場過程產生的焦耳熱相等8兩光滑平行導軌傾斜放置,傾角為,底端接阻值為R的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在上端固定的輕彈簧下端,彈
7、簧處在導軌所在的平面內,并與導軌平行,勁度系數為k,金屬棒和導軌接觸良好,勻強磁場垂直于導軌平面,如圖所示。除電阻R外其余電阻不計?,F將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則()A導體棒沿導軌向下運動時棒中電流方向自左向右B釋放瞬間,導體棒的加速度為gsin C導體棒最終停在初始位置的下方處D整個過程中電阻R產生的熱能為9如圖(a)、(b)所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,接通S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()A在電路(a)中,斷開S后,A將逐漸變暗B在電路(a)中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸變暗C在電路(b)中,斷開S后,A將逐漸變暗D在電路(b)中,
8、斷開S后,A將先變得更亮,然后漸漸變暗三、計算題(本題共2小題,共36分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位)10(18分)如圖所示,處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距1 m,導軌平面與水平面成37°角,下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直。質量為0.2 kg、電阻不計的金屬棒放在兩導軌上,棒與導軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數為0.25。(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大??;(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時,電阻R消耗的功率為8 W,求該速度的
9、大小;(3)在(2)中,若R2 ,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應強度的大小與方向。(g取10 m/s2,sin 37°0.6,cos 37°0.8)11(18分)(2012·浙江理綜,25)為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學設計了一種“閃爍”裝置。如圖所示,自行車后輪由半徑r15.0×102 m的金屬內圈、半徑r20.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構成。后輪的內、外圈之間等間隔地接有4根金屬條,每根金屬條的中間均串聯有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應強度B0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場,其內半徑為r1、外半
10、徑為r2、張角。后輪以角速度2 rad/s相對于轉軸轉動。若不計其他電阻,忽略磁場的邊緣效應。(1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,求感應電動勢E,并指出ab上的電流方向;(2)當金屬條ab進入“扇形”磁場時,畫出“閃爍”裝置的電路圖;(3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始,經計算畫出輪子轉一圈過程中,內圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uabt圖象;(4)若選擇的是“1.5 V、0.3 A”的小燈泡,該“閃爍”裝置能否正常工作?有同學提出,通過改變磁感應強度B、后輪外圈半徑r2、角速度和張角等物理量的大小,優(yōu)化前同學的設計方案,請給出你的評價。參考答案1C解析:斷電的自感現象,斷電時電
11、感線圈與小燈泡組成回路,電感線圈儲存磁能轉化為電能,電感線圈相當于電源,其自感電動勢E自L,與原電源無關,A錯誤;小燈泡電阻偏大,S閉合穩(wěn)定后分得的電流小于線圈,斷開開關S能看到比較顯著的延時熄滅現象,B錯誤;線圈電阻偏大,S閉合穩(wěn)定后分得的電流小于小燈泡,斷開開關S,流過小燈泡的電流比原來時還小,看到不顯著的延時熄滅現象,C正確;線圈的自感系數較大時,自感電動勢較大,當斷開開關S,可以有更多的磁能轉化為電能,延時熄滅現象更加明顯,D錯誤。2D解析:先看A圖:沒有進入磁場時,磁通量為零,進入磁場過程中,磁通量應逐漸增大,A圖錯誤;B圖:進入左邊磁場時,由右手定則可判斷電動勢為正,由左邊磁場進入
12、右邊磁場過程中,電動勢為負,B圖錯誤;C圖:只要有感應電流產生時,安培力都是向左的,所以外力總是向右的,C圖錯誤;D圖:PI2R,進左邊的磁場和從右邊磁場出來,感應電流大小是一樣的,因此電功率相等,由左邊磁場進入右邊磁場,感應電流是進左邊磁場的2倍,電功率是進左邊磁場的4倍,選項D正確。3C解析:由于磁場區(qū)域高度大于線框高,故線框進入磁場過程中若勻速運動,則mg0,全部進入后加速向下運動,穿出時mg,故做減速運動,選項A錯誤;若線框進入磁場時加速,全部進入后仍然加速,穿出時重力與安培力關系不能確定,選項B錯誤;線框減速進入磁場,則mg,全部進入后加速運動,穿出磁場時,mg,選項C正確,D錯誤。
13、4A解析:由En,I,qIt,得q,當線圈翻轉180°時,2BS,故B,故選A。5CD解析:在此運動過程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力,三力做功之和為棒ab動能的增加量,其中安培力做功將機械能轉化為電能,故選項C、D正確。6BC解析:金屬棒在上下兩磁場區(qū)域向下運動切割磁感線時,兩區(qū)域中感應電流受到的安培力都豎直向上。當安培力的大小等于重力時達到勻速運動,即有:vm,故vm。若B2B1,兩區(qū)域中安培力都等于重力,選項A錯,B正確;若B2B1,剛進入cdef區(qū)域安培力小于重力,一定先加速,當de、cf足夠長,可以重新達到新的勻速,選項C正確;若B2B1,剛進入cdef區(qū)域安培力大于重力
14、,一定先減速,選項D錯。7AC解析:線框穿出磁場時間(t4t3)內做勻速運動,速度圖象下的面積為位移,因此線框長Lv3(t4t3),選項A正確;線框穿出磁場時間(t4t3)小于進入磁場時間(t2t1),選項B錯誤;線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向均豎直向上,所以選項C正確;線框穿出磁場所受的安培力大于進入磁場過程所受的安培力,因此穿出磁場克服安培力做功較多,產生的焦耳熱較多,選項D錯誤。8BC解析:由右手定則可判斷出導體棒沿導軌向下運動時棒中電流方向自右向左,選項A錯誤;釋放瞬間,還沒有感應電流,沒有安培力,導體棒的加速度為gsin ,選項B正確;最終導體棒將停下來,mgsin kx,
15、x,選項C正確;由能量守恒定律,整個過程中電阻R產生的熱能等于重力勢能的減小mgsin ,選項D錯誤。9AD解析:(a)電路中,燈A和線圈L串聯,電流相同,斷開S時,線圈上產生自感電動勢,阻礙原電流的減小,通過R、A形成回路,A中電流由原來的大小逐漸變小,即漸漸變暗。(b)電路中電阻R和燈A串聯,燈A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時,燈A中的電流是隨L中的電流由原來大小逐漸變小,即A內有比原來電流大的瞬間,變得更亮,然后漸漸變暗。所以選項A、D正確。10答案:(1)4 m/s2(2)10 m/s(3)0.4 T垂直導軌平面向上解析:(1)金屬棒開始下滑的初速為零,根據
16、牛頓第二定律:mgsin mgcos ma 由式解得a10×(0.60.25×0.8) m/s24 m/s2 (2)設金屬棒運動達到穩(wěn)定時,速度為v,所受安培力為F,棒在沿導軌方向受力平衡mgsin mgcos F0 此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻消耗的電功率:FvP 由兩式解得v m/s10 m/s (3)設電路中電流為I,兩導軌間金屬棒的長為l,磁場的磁感應強度為BI PI2R 由兩式解得BT0.4 T 磁場方向垂直導軌平面向上。11答案:見解析解析:(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時,所構成的回路的磁通量變化。設經過時間t,磁通量變化量為,由法拉第電磁感應定律E聯立解得:EB()4.9×102 V根據右手定則(或楞次定律),可得感應電流方向為ba。(2)通過分析,可得電路圖為(3)設電路中的總電阻為R總,根據電路圖可知R總RRRab兩端電勢差UabEI
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